حاسبة مركز كتلة السيارة

تُبلغ حاسبة مركز كتلة السيارة هذه عن الإحداثيات الثلاثية لمركز الكتلة في مركبة رباعية العجلات انطلاقًا من عرض مساري المحورين وقاعدة العجلات وقراءات الحمل الأربع على أرض مستوية ثم زوج ثانٍ من قراءات العجلتين الأماميتين بعد رفع المحور الخلفي بارتفاع معلوم. الموقع الطولي هو المسافة المرجحة بالحمل من المحور الخلفي إلى مركز الكتلة. الموقع العرضي هو الإزاحة المرجحة بالحمل عن محور التناظر، مع عرض المسارين الأمامي والخلفي ذراعين للعزم. الموقع الرأسي يستخدم هوية SAE لرفع الخلف، وزاوية الميل θ تساوي قوس ظل ارتفاع الرفع على قاعدة العجلات.

ما مركز كتلة السيارة وكيف يحدده عرض المسارات وأحمال العجلات

مركز كتلة السيارة هو النقطة الفريدة التي يمكن عندها معاملة وزن المركبة كله قوةً مركّزة واحدة للسكونيات وللانحناء والتمايل من الرتبة الأولى. على أرض مستوية تقرأ أربع موازين عجلات الحمل تحت كل إطار؛ وهذه الأرقام الأربعة تُوقع مركز الكتلة في مستوي الأرض متى عُلم موضع بصمات التماس. ضع الأصل على مستوى الأرض فوق خط منتصف المحور الخلفي، مع x إلى الأمام نحو المصد الأمامي، و y إلى يمين السائق في تخطيط مقود أيسر، و z إلى الأعلى.

يقع المحور الأمامي عندئذ عند x يساوي قاعدة العجلات L، والمحور الخلفي عند x يساوي صفرًا، والعجلتان الأماميتان عند موجب أو سالب نصف عرض المسار الأمامي، والخلفيتان عند موجب أو سالب نصف عرض المسار الخلفي. سيارة متناظرة تمامًا بأحمال يسرى ويمنى متساوية تقف إذن عند y يساوي صفرًا، أما سيارة أثقل إلى اليمين فتعيد إحداثيًا عرضيًا موجبًا. هاتان الهويتان دقيقتان لمركبة صلبة على مستوٍ أفقي؛ ولا تتطلبان قياسًا مرفوعًا ولا تعتمدان على ارتفاع الركوب.

تفشلان فقط عندما يكون W صفرًا، لأن كل إحداثي متوسط مرجّح بالحمل والقسمة على صفر غير معرّفة. الأطوال بالأمتار؛ ويجوز أن تكون الأحمال نيوتن أو كيلوغرام قوة ما دامت كل الأحمال تستخدم الوحدة نفسها، لأن الوحدة تُختزل في كل نسبة.

كيف يعطي القياس برفع المحور الخلفي الإحداثي الرأسي

أحمال العجلات على أرض مستوية لا تقيّد الارتفاع: أربع بصمات تماس على مستوٍ لا تقول شيئًا عن ارتفاع الكتلة فوق ذلك المستوي. طريقة ورشة SAE ترفع مؤخرة السيارة بارتفاع معلوم h بينما تبقى العجلتان الأماميتان على الموازين، ثم تعيد قراءة المحور الأمامي. رفع الخلف يميل الهيكل بزاوية θ ظلها h مقسومًا على قاعدة العجلات L، فتكون θ قوس ظل h على L.

ينتقل الحمل عندئذ نحو الأمام، ويحدد تغيّر حمل المحور الأمامي ΔW_f مع تلك الزاوية ارتفاع مركز الكتلة فوق مستوي التماس: z يساوي ΔW_f في L مقسومًا على (W في tan θ). إذا اخترت h وأحمال الأمام المرفوعة بحيث يكون ΔW_f 280 وحدة قوة على سيارة من 14000 وحدة مع L يساوي 2.5 مترًا و h يساوي 0.25 مترًا، فإن tan θ يساوي 0.1 ويخرج z نصف متر، وهو رقم نموذجي لسيارة ركاب. يجب أن يكون الرفع أكبر من صفر وإلا تلاشى tan θ وقسمت هوية الارتفاع على صفر.

استخدم وحدة الحمل نفسها المستخدمة في القراءات المستوية. لا تضيف الحاسبة نصف قطر إطار منفصلًا: z هو ارتفاع مركز الكتلة فوق مستوي بصمات التماس، وهو المستوي الذي تستقر عليه موازينك. الكتل والمنحدرات أو تجهيز CG مخصص كلها صالحة ما دام h هو الارتفاع الرأسي لبصمات الخلف و L هو التباعد الأفقي للمحاور الذي استخدمته عند الوزن على المستوي.

عقد الإدخال والأخطاء والوحدات وموضع رقم CG

تُقبل أسماء بديلة مثل L و Tf و Tr و FL و FR و RL و RR و h حتى تعيد جداول الحساب والنماذج المنمّطة استخدام العقد نفسه. يجب أن تكون الأطوال موجبة صرفًا. ويجب ألا تكون الأحمال سالبة.

إذا كان مجموع الأحمال الأربع المستوية صفرًا يرفض المعالج الطلب برسالة أن الحمل الكلي صفر، لأن كل إحداثي كان سيقسم على صفر؛ ولا يُحتسب ذلك الفشل. يستخدم مهندسو السباق الإحداثيات الثلاث لوضع الصابورة ومقارنة الإسفين يسارًا ويمينًا والتحقق من أن تغيّر ارتفاع الركوب لم يُزح مركز الكتلة. وتستخدم مقررات ديناميكا المركبات الهويات نفسها فحصًا رقميًا أول أمام ورقة موازين.

هذه الصفحة ليست حالًا لحركيات التعليق، ولا حاسبة لمركز التمايل، ولا بديلًا عن تجهيز CG معتمد عندما يشترط نظام شهادة مختبر.